一种用于数字岩心分析的新的快速、准确的三维微计算机层析成像技术

摘要

岩心的微计算机层析成像(即CT扫描)作为一种新的技术能够在孔隙尺度分辨率下提供关于岩石和流体重要属性的关键信息.当前微-CT扫描成像的结果令人满意同时也揭示了这项技术在促进岩石物理分析以及油藏工程领域的巨大潜力.微-CT技术在石油工程领域的应用需要重建扫描数据,以获得高质量且质量均匀的图象,并保证在随后的图象分割以及数值模拟过程中能够获得可靠的分析结果.现有的微CT扫描系统采用标准的环形轨道扫描与非精确滤波反投影(FBP)重建技术可以做到这一点,但是需要较小的锥面光束保证锥形束伪影在可系统检测的最低范围以下.我们描述了精确的螺旋反投影重建算法(也叫“Katsevich算法”或KFBP)的实施过程和结果,以及建立在高性能微-CT扫描系统(通常以环形轨迹模式运行)基础上的数据采集方案.在模拟结果和真实岩心数据基础上的缝合圆扫描轨迹与持续螺旋扫描轨迹的对比表明,以低锥角环形轨迹扫描可保证这种应用方式在石油工业相关应用领域保持同样的图象质量方面有巨大优势.可在准确实时状态下进行精确螺旋重建,产生即时结果.模拟和实验结果表明,当对比它直径明显更长的整块岩心柱/岩心塞进行成像时,采用基于精确KFBP重建的算法比标准环形轨迹扫描能使扫描图象质量提高2到5倍.